[实用新型]一种集成式的两自由度机械手及其控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种集成式的两自由度机械手及其控制系统。

背景技术

随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，工业机器人被广泛的应用在电子工业、汽车工业、医疗等领域。一种集成的两自由度机械手是工业机器人的一个重要的组成部分，它作为直接的执行部位，被大量的应用于自动插件、焊锡、点胶，贴片等实装技术领域，其本身的结构、重量、外形尺寸和精度对整个机器人的工作性能和技术性能有着直接的影响。目前的直线加旋转运动机构普遍利用同步带、链条等转接件实现原动件与从动件的运动传递，且原动件与原动件、原动件与从动件分布在不同轴线上，其效率低、精度差、结构复杂，制造成本高。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种集成式的两自由度机械手及其控制系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种集成式的两自由度机械手及其控制系统，其为一种直线加旋转运动机构，能够优化结构、改善性能、提高效率与精度，同时能够降低制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种集成式的两自由度机械手，所述两自由度机械手包括：

位于Z轴方向上的滚珠丝杆与滚珠花键，所述滚珠花键为可同时进行直线运动和旋转运动的外筒旋转式滚珠花键；

设于所述滚珠丝杆上的上中空电机；

设于所述滚珠花键上的下中空电机；

连接所述滚珠丝杆与滚珠花键的丝杆花键连接件；

固定板，所述上中空电机和下中空电机固定于固定板上；

所述上中空电机旋转时，滚珠丝杆带动滚珠花键在Z轴方向上运动；所述下中空电机旋转时，滚珠花键在垂直于Z轴平面内旋转运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述固定板上安装有上限位开关和下限位开关，所述丝杆花键连接件上设置有位于上限位开关和下限位开关之间的Z轴限位挡片，丝杆花键连接件通过Z轴限位挡片与上限位开关和下限位开关进行限位。

作为本实用新型的进一步改进，所述下中空电机下方设有用于实现下中空电机原点标定的旋转限位开关，所述旋转限位开关固定安装于所述固定板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述上中空电机上方设置有与固定板垂直安装的上电机支撑板，所述下中空电机下方设置有与固定板垂直安装的下电机支撑板。

作为本实用新型的进一步改进，所述上中空电机与法兰螺母连接件固定安装，所述法兰螺母连接件上通过紧定螺栓安装有丝杆法兰螺母。

作为本实用新型的进一步改进，所述下中空电机的轴线上固定连接有花键外筒连接件，所述花键外筒连接件与花键外筒固定连接，花键外筒固定于花键外筒支撑架上，所述滚珠花键固定设置于花键外筒的轴线上。

作为本实用新型的进一步改进，所述丝杆花键连接件中包括相对安装的上角接触轴承和下角接触轴承，所述丝杆花键连接件包括上台阶和下台阶，丝杆花键连接件的上方和下方还固定有上轴承盖板和下轴承盖板，所述上角接触轴承位于上台阶和上轴承盖板之间，下角接触轴承位于下台阶和下轴承盖板之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述滚珠丝杆与上角接触轴承过盈配合，滚珠丝杆的轴肩紧顶着上接触轴承的上端面，滚珠丝杆的轴端通过上锁紧螺母锁紧，实现滚珠丝杆轴向定位；所述滚珠花键与下角接触轴承过盈配合，滚珠花键的轴肩紧顶着下角接触轴承的下端面，滚珠花键的轴端通过下锁紧螺母锁紧，实现滚珠花键轴向定位。

相应地，一种集成式的两自由度机械手的控制系统，所述控制系统包括：计算机、与计算机相连的运动控制卡、以及与运动控制卡相连的驱动器，所述驱动器用于驱动上中空电机和下中空电机，所述计算机发送指令至运动控制卡，运动控制卡将上中空电机和下中空电机的位置实时反馈给计算机，控制滚珠花键上下极限的位置，并进行下中空电机的原点标定。

作为本实用新型的进一步改进，所述运动控制卡采用脉冲的方式驱动伺服，脉冲数量决定上中空电机和/或下中空电机的转动圈数，脉冲频率决定上中空电机和/或下中空电机的转动速度。

本实用新型的有益效果是：

利用两个中空电机，使滚珠丝杆、滚珠花键不通过同步带直接与电机轴相连，减少了累计误差，提高了机械手的响应速度和传动精度；

两个电机与滚珠丝杆、滚珠花键在一条轴上，实现了直线运动和旋转运动的解耦，结构简单、使机构体积进一步缩小，同时降低加工成本。

附图说明